JPS6127487B2 - - Google Patents
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- JPS6127487B2 JPS6127487B2 JP10420578A JP10420578A JPS6127487B2 JP S6127487 B2 JPS6127487 B2 JP S6127487B2 JP 10420578 A JP10420578 A JP 10420578A JP 10420578 A JP10420578 A JP 10420578A JP S6127487 B2 JPS6127487 B2 JP S6127487B2
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
本発明は高強度炭素繊維の製造に関するもので
あり、さらに詳しくはアクリロニトリル系繊維の
特定条件下での加熱延伸する工程を組入れること
によつて高強度炭素繊維を製造する方法を提供す
るものに関する。 従来炭素繊維の製造法としては種々知られては
いるが、特に高強度炭素繊維の製造を目的とする
場合はアクリロニトリル系繊維を原料としたもの
が主流となつている。近年は特に材料の軽量かつ
高強度化が要請され、かかる材料として炭素繊維
を強化材とした複合材料の応用が注目されてい
る。 アクリロニトリル系繊維を原料とした炭素繊維
の製造は一般的にはアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱するいわゆる耐炎化工程と、
これに引続く不活性雰囲気中で加熱する炭素化工
程との２つの工程で製造される。炭素繊維の強度
発現に影響を与える因子は種々知られており、例
えば特公昭44−21175号公報に示される如く耐炎
化工程での原料繊維の引張りもしくは伸長を与え
ることの重要性が述べられている。また特公昭51
−24603号公報には、上記方法とは異なり耐炎化
工程での原料繊維の収縮が顕著な後期領域の初期
で延伸することが得られる炭素繊維の強度発現に
有効であるとしている。 炭素化工程では炭素化雰囲気中の酸素やあるい
は原料繊維から放出される酸化性分解ガス等が炭
素繊維の性能を大きく劣化させることもよく知ら
れており、こうした知見をうまく組合せることに
より最近はアクリロニトリル系繊維を原料として
かなり高強度の炭素繊維を製造することが可能に
なつてきた。 しかし、産業技術の発展につれて材料の軽量か
つ高強度化が要請される分野が多くなり、こうし
た要請にこたえるためには、炭素繊維としてもさ
らに高強度化を計ることが望ましい状況となつて
いる。 本発明者らはかかる背景にかんがみ、より高強
度の炭素繊維を効率よくかつ安定して製造する方
法につき鋭意検討した結果アクリロニトリル系繊
維を酸化性雰囲気中で加熱するに先だち不活性雰
囲気中のある特定条件下で加熱延伸し、しかる
後、酸化性雰囲気中で張力下に耐炎化処理すると
炭素繊維の強度を従来にも増して大きくなしうる
ことを見い出し本発明に到達した。 すなわち本発明の要旨とするところは、アクリ
ロニトリル系繊維を不活性雰囲気下180〜300℃に
て1.05〜1.5倍なる割合の延伸を施し、次いで酸
化性雰囲気中で10％以上の収縮が起らないように
張力をかけた状態で200〜300℃にて処理し、さら
に非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめることを特
徴とする炭素繊維の製造方法にある。 従来知られているアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱処理し、耐炎化繊維とする方
法はアクリロニトリル重合体中のニトリル基のジ
ヒドロピリジン環への環化反応とポリマー主鎖間
を主とする酸素架橋反応及びその他の熱分解反応
が同時に平行的に起り、これらの反応のうち、い
くつかのものが発熱反応であることに基因して、
その反応制御が難しく高分子鎖の規則性の乱れが
生じ易いのであるが、本発明の方法にて耐炎化繊
維を作る際にはアクリロニトリル系高分子鎖の配
向を高度に規則正しく保つたままニトリル基の閉
環による環構造形成、並びに酸素架橋を激しい発
熱反応を伴うことなく実施しうるのである。 本発明ではまず不活性雰囲気中でアクリロニト
リル系繊維を加熱延伸して分子鎖を高度に配向せ
しめ、ついで酸化性雰囲気中でも分子鎖があまり
乱れないように適切なる張力を与えて、10％以上
の収縮が起らないようにする点に大きな特徴があ
る。 本発明に関連した先行技術としては、例えば特
公昭46−37787号あるいは特公昭47−21902号があ
る。これらの先行技術はいずれもアクリロニトリ
ル系繊維をまず不活性雰囲気中で加熱処理しニト
リル基の環化反応をまず進行し、次いで酸化性雰
囲気中で加熱処理することによつて酸素架橋せし
め、耐炎化工程に於ける大きな発熱に基づく炭素
繊維の性能低下の問題点を低減することを目的と
しており、その相応の目的を達成しているが、本
発明の目的とする高度の配向性を有し、高い引張
強度と高い弾性率を有する炭素繊維を当該技術に
よつて作ることは極めて多くの困難に相遇する。 また特公昭47−36214号には、100℃以上の飽和
水蒸気の存在下で1.2〜３倍原繊維を長伸し、つ
いで酸化性雰囲気中で収縮の起る範囲で加熱する
方法が提案されている。当該発明では、繊維を水
蒸気で可塑化して延伸する点に特徴があり、かつ
原繊維をかなり延伸するため酸化性雰囲気中では
少なくとも15％程度の収縮が起らざるを得ないた
め得られる炭素繊維の性能向上の点からは好まし
い方法とはいえない。 本発明者等は上述した如き技術開発の状況に鑑
み、特に高強度炭素繊維の製造という立場から、
アクリロニトリル系高分子鎖の分子配向を高度に
保ちつつ耐炎化及び炭素化の反応を行うという観
点に立つてこれを実現す具体的手段を探索した結
果、酸化性雰囲気下での加熱耐炎化反応に先立つ
て不活性雰囲気下での適度な加熱延伸を行ない、
さらにこれに続く酸化性雰囲気下での加熱におい
ては適度な延伸もしくは過度の収縮防止を行うこ
とが最良の方法であることを見出したのである。 本発明で使用するアクリロニトリル系繊維はア
クリロニトリルを90モル％以上含有するアクリル
系ポリマーから成る繊維で、その構成成分として
アクリロニトリル以外にメタクリル酸メチル，メ
タクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、あ
るいはアクリル酸メチル，アクリル酸エチル等の
アクリル酸エステル、あるいはアクリル酸，メタ
クリル酸，イタコン酸等のカルボン酸、さらには
アクリルアミドといつた共重合成分を総量で10モ
ル％以下なる割合で含むことができる。 これらアクリロニトリル系繊維は、通常強度４
〜７ｇ／ｄ，伸度25〜５％のものである。 これらアクリロニトリル系繊維は必要に応じて
適当なる油剤例えばアルキレンオキサイド系化合
物やシロキサン系化合物を付加することができ
る。 本発明の実施においてはまず原料繊維に窒素，
アルゴン等の不活性雰囲気中で５〜50％なる割合
の熱延伸を施す。この延伸工程を飽和水蒸気雰囲
気下で行う場合は繊維の可塑化が起り、延伸は行
いやすくはなるものの重合体の分子鎖の配向を向
上せしめ得ず炭素繊維としたときの強度は窒素な
どの雰囲気を使用した場合より低いい。この工程
に於ける延伸は原料繊維に対し５〜50％なる範囲
が好ましい。この延伸率が５％未満では本発明の
効果は奏し得ず、一方この倍率が50％を越えて大
きくしたものは、逆に得られる炭素繊維の強度が
低下する傾向さえみせるようになるので好ましく
ない。 前述の如く延伸処理した繊維は次いで空気や酸
素濃度を適当に変えた窒素と酸素との混合ガスや
場合により酸素のみの雰囲気あるいは亜硫酸ガス
等の酸化性ガス雰囲気中で酸化処理を行なう。こ
の酸化工程においてはアクリロニトリル系繊維の
酸化が実質的に行われニトリル基の環化や脱水反
応等による芳香族化、さらには架橋反応等による
不融化等の反応が複雑に行われ繊維密度は1.32〜
1.45ｇ／cm３程度となるが、この工程に於ても分
子鎖の配向を高度に保つためには10％以上の収縮
が起らないように張力をかけた状態で200〜300℃
の温度範囲で実施することが必要である。この工
程に於て逆に10％以上の伸長がかかる緊張を与え
ると繊維特性が急激に低下するので留意すること
が必要である。 上述の如き方法によつて得た耐炎化繊維は環化
反応，分子間架橋反応などによつて十分に耐炎化
されていると共に分子鎖の配向は極めて高度なも
のとなつており、本発明においては、次にこのよ
うな耐炎性繊維を非酸化性雰囲気下、例えば窒素
ガス，アルゴンガス，クリプトンガス，水素ガ
ス，塩化水素ガス下に於て300〜1500℃ないしは
必要により最高3000℃近くの高い温度で行なう。 本発明に於ては上記耐炎性繊維を炭素化するに
際しある特定温度領域において、さらに適当なる
延伸を加えることにより炭素繊維の強度をより大
きくすることができる。この炭素化工程での延伸
は３〜10％の範囲で行なうのがよくかくの如き方
法によつて得られる炭素繊維は高強度のものとな
る。しかし、あまり過度に延伸すると繊維のケバ
が多くなり炭素繊維の強度も逆に低下する。 本発明における原料繊維の不活性雰囲気下での
延伸はアクリロニトリル系繊維の製造プロセスの
１つとして組込むことも可能である。 以下本発明を実施例によりさらに詳述する。 なお実施例中炭素繊維の引張強度，弾性率は炭
素繊維のトウにエピコート828、及びメチルナジ
ツク酸無水物からなるエポキシ樹脂を含浸，硬化
せしめ、繊維含有率約50％のストランドとして糸
長20cmで測定したものである。 実施例 １ メチルアクリレート2.5モル％及びアクリル酸
１モル％を含むアクリロニトリル系繊維（全デニ
ール4360，3000フイラメント，単繊維強度5.0
ｇ／ｄ，伸度13.0％）を窒素雰囲気中240℃で連
続的に第１表に示した倍率で延伸（240℃での滞
在時間約３分）した繊維を引続いて連続的に空気
中250℃で１時間加熱して、密度1.38ｇ／cm3の耐
炎化繊維とした。なお空気中での加熱に際しては
張力を付与しこの間の繊維の延伸を３％とした。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で６分、ついで1200℃で２分加熱して炭素
繊維とした。なお650℃での加熱においては２％
の延伸を、また1200℃での加熱では伸縮率０％と
した。 得られた炭素繊維の引張強度及び弾性率を第１
表に示した。
あり、さらに詳しくはアクリロニトリル系繊維の
特定条件下での加熱延伸する工程を組入れること
によつて高強度炭素繊維を製造する方法を提供す
るものに関する。 従来炭素繊維の製造法としては種々知られては
いるが、特に高強度炭素繊維の製造を目的とする
場合はアクリロニトリル系繊維を原料としたもの
が主流となつている。近年は特に材料の軽量かつ
高強度化が要請され、かかる材料として炭素繊維
を強化材とした複合材料の応用が注目されてい
る。 アクリロニトリル系繊維を原料とした炭素繊維
の製造は一般的にはアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱するいわゆる耐炎化工程と、
これに引続く不活性雰囲気中で加熱する炭素化工
程との２つの工程で製造される。炭素繊維の強度
発現に影響を与える因子は種々知られており、例
えば特公昭44−21175号公報に示される如く耐炎
化工程での原料繊維の引張りもしくは伸長を与え
ることの重要性が述べられている。また特公昭51
−24603号公報には、上記方法とは異なり耐炎化
工程での原料繊維の収縮が顕著な後期領域の初期
で延伸することが得られる炭素繊維の強度発現に
有効であるとしている。 炭素化工程では炭素化雰囲気中の酸素やあるい
は原料繊維から放出される酸化性分解ガス等が炭
素繊維の性能を大きく劣化させることもよく知ら
れており、こうした知見をうまく組合せることに
より最近はアクリロニトリル系繊維を原料として
かなり高強度の炭素繊維を製造することが可能に
なつてきた。 しかし、産業技術の発展につれて材料の軽量か
つ高強度化が要請される分野が多くなり、こうし
た要請にこたえるためには、炭素繊維としてもさ
らに高強度化を計ることが望ましい状況となつて
いる。 本発明者らはかかる背景にかんがみ、より高強
度の炭素繊維を効率よくかつ安定して製造する方
法につき鋭意検討した結果アクリロニトリル系繊
維を酸化性雰囲気中で加熱するに先だち不活性雰
囲気中のある特定条件下で加熱延伸し、しかる
後、酸化性雰囲気中で張力下に耐炎化処理すると
炭素繊維の強度を従来にも増して大きくなしうる
ことを見い出し本発明に到達した。 すなわち本発明の要旨とするところは、アクリ
ロニトリル系繊維を不活性雰囲気下180〜300℃に
て1.05〜1.5倍なる割合の延伸を施し、次いで酸
化性雰囲気中で10％以上の収縮が起らないように
張力をかけた状態で200〜300℃にて処理し、さら
に非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめることを特
徴とする炭素繊維の製造方法にある。 従来知られているアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱処理し、耐炎化繊維とする方
法はアクリロニトリル重合体中のニトリル基のジ
ヒドロピリジン環への環化反応とポリマー主鎖間
を主とする酸素架橋反応及びその他の熱分解反応
が同時に平行的に起り、これらの反応のうち、い
くつかのものが発熱反応であることに基因して、
その反応制御が難しく高分子鎖の規則性の乱れが
生じ易いのであるが、本発明の方法にて耐炎化繊
維を作る際にはアクリロニトリル系高分子鎖の配
向を高度に規則正しく保つたままニトリル基の閉
環による環構造形成、並びに酸素架橋を激しい発
熱反応を伴うことなく実施しうるのである。 本発明ではまず不活性雰囲気中でアクリロニト
リル系繊維を加熱延伸して分子鎖を高度に配向せ
しめ、ついで酸化性雰囲気中でも分子鎖があまり
乱れないように適切なる張力を与えて、10％以上
の収縮が起らないようにする点に大きな特徴があ
る。 本発明に関連した先行技術としては、例えば特
公昭46−37787号あるいは特公昭47−21902号があ
る。これらの先行技術はいずれもアクリロニトリ
ル系繊維をまず不活性雰囲気中で加熱処理しニト
リル基の環化反応をまず進行し、次いで酸化性雰
囲気中で加熱処理することによつて酸素架橋せし
め、耐炎化工程に於ける大きな発熱に基づく炭素
繊維の性能低下の問題点を低減することを目的と
しており、その相応の目的を達成しているが、本
発明の目的とする高度の配向性を有し、高い引張
強度と高い弾性率を有する炭素繊維を当該技術に
よつて作ることは極めて多くの困難に相遇する。 また特公昭47−36214号には、100℃以上の飽和
水蒸気の存在下で1.2〜３倍原繊維を長伸し、つ
いで酸化性雰囲気中で収縮の起る範囲で加熱する
方法が提案されている。当該発明では、繊維を水
蒸気で可塑化して延伸する点に特徴があり、かつ
原繊維をかなり延伸するため酸化性雰囲気中では
少なくとも15％程度の収縮が起らざるを得ないた
め得られる炭素繊維の性能向上の点からは好まし
い方法とはいえない。 本発明者等は上述した如き技術開発の状況に鑑
み、特に高強度炭素繊維の製造という立場から、
アクリロニトリル系高分子鎖の分子配向を高度に
保ちつつ耐炎化及び炭素化の反応を行うという観
点に立つてこれを実現す具体的手段を探索した結
果、酸化性雰囲気下での加熱耐炎化反応に先立つ
て不活性雰囲気下での適度な加熱延伸を行ない、
さらにこれに続く酸化性雰囲気下での加熱におい
ては適度な延伸もしくは過度の収縮防止を行うこ
とが最良の方法であることを見出したのである。 本発明で使用するアクリロニトリル系繊維はア
クリロニトリルを90モル％以上含有するアクリル
系ポリマーから成る繊維で、その構成成分として
アクリロニトリル以外にメタクリル酸メチル，メ
タクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、あ
るいはアクリル酸メチル，アクリル酸エチル等の
アクリル酸エステル、あるいはアクリル酸，メタ
クリル酸，イタコン酸等のカルボン酸、さらには
アクリルアミドといつた共重合成分を総量で10モ
ル％以下なる割合で含むことができる。 これらアクリロニトリル系繊維は、通常強度４
〜７ｇ／ｄ，伸度25〜５％のものである。 これらアクリロニトリル系繊維は必要に応じて
適当なる油剤例えばアルキレンオキサイド系化合
物やシロキサン系化合物を付加することができ
る。 本発明の実施においてはまず原料繊維に窒素，
アルゴン等の不活性雰囲気中で５〜50％なる割合
の熱延伸を施す。この延伸工程を飽和水蒸気雰囲
気下で行う場合は繊維の可塑化が起り、延伸は行
いやすくはなるものの重合体の分子鎖の配向を向
上せしめ得ず炭素繊維としたときの強度は窒素な
どの雰囲気を使用した場合より低いい。この工程
に於ける延伸は原料繊維に対し５〜50％なる範囲
が好ましい。この延伸率が５％未満では本発明の
効果は奏し得ず、一方この倍率が50％を越えて大
きくしたものは、逆に得られる炭素繊維の強度が
低下する傾向さえみせるようになるので好ましく
ない。 前述の如く延伸処理した繊維は次いで空気や酸
素濃度を適当に変えた窒素と酸素との混合ガスや
場合により酸素のみの雰囲気あるいは亜硫酸ガス
等の酸化性ガス雰囲気中で酸化処理を行なう。こ
の酸化工程においてはアクリロニトリル系繊維の
酸化が実質的に行われニトリル基の環化や脱水反
応等による芳香族化、さらには架橋反応等による
不融化等の反応が複雑に行われ繊維密度は1.32〜
1.45ｇ／cm３程度となるが、この工程に於ても分
子鎖の配向を高度に保つためには10％以上の収縮
が起らないように張力をかけた状態で200〜300℃
の温度範囲で実施することが必要である。この工
程に於て逆に10％以上の伸長がかかる緊張を与え
ると繊維特性が急激に低下するので留意すること
が必要である。 上述の如き方法によつて得た耐炎化繊維は環化
反応，分子間架橋反応などによつて十分に耐炎化
されていると共に分子鎖の配向は極めて高度なも
のとなつており、本発明においては、次にこのよ
うな耐炎性繊維を非酸化性雰囲気下、例えば窒素
ガス，アルゴンガス，クリプトンガス，水素ガ
ス，塩化水素ガス下に於て300〜1500℃ないしは
必要により最高3000℃近くの高い温度で行なう。 本発明に於ては上記耐炎性繊維を炭素化するに
際しある特定温度領域において、さらに適当なる
延伸を加えることにより炭素繊維の強度をより大
きくすることができる。この炭素化工程での延伸
は３〜10％の範囲で行なうのがよくかくの如き方
法によつて得られる炭素繊維は高強度のものとな
る。しかし、あまり過度に延伸すると繊維のケバ
が多くなり炭素繊維の強度も逆に低下する。 本発明における原料繊維の不活性雰囲気下での
延伸はアクリロニトリル系繊維の製造プロセスの
１つとして組込むことも可能である。 以下本発明を実施例によりさらに詳述する。 なお実施例中炭素繊維の引張強度，弾性率は炭
素繊維のトウにエピコート828、及びメチルナジ
ツク酸無水物からなるエポキシ樹脂を含浸，硬化
せしめ、繊維含有率約50％のストランドとして糸
長20cmで測定したものである。 実施例 １ メチルアクリレート2.5モル％及びアクリル酸
１モル％を含むアクリロニトリル系繊維（全デニ
ール4360，3000フイラメント，単繊維強度5.0
ｇ／ｄ，伸度13.0％）を窒素雰囲気中240℃で連
続的に第１表に示した倍率で延伸（240℃での滞
在時間約３分）した繊維を引続いて連続的に空気
中250℃で１時間加熱して、密度1.38ｇ／cm3の耐
炎化繊維とした。なお空気中での加熱に際しては
張力を付与しこの間の繊維の延伸を３％とした。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で６分、ついで1200℃で２分加熱して炭素
繊維とした。なお650℃での加熱においては２％
の延伸を、また1200℃での加熱では伸縮率０％と
した。 得られた炭素繊維の引張強度及び弾性率を第１
表に示した。
【表】
比較例 １
実施例１に於てアクリロニトリル系繊維を窒素
雰囲気中240℃での加熱延伸操作を行わず以下の
工程は実施例１と同様に耐炎化処理及び炭素化処
理を行つたところ、得られた炭素繊維の引張強度
は275Kg／mm2，弾性率は20.8ton／mm2であつた。 比較例 ２ 実施例１においてアクリロニトリル系繊維を窒
素雰囲気下で加熱延伸を行わず、そのかわり第２
工程の空気中での加熱において、20％の延伸を行
つた以外は実施例１と同様にして得た炭素繊維の
引張強度は317Kg／mm2，弾性率24.8ton／mm2であつ
た。なお、得られた炭素繊維にはケバがやや多か
つた。 比較例 ３ 実施例１の第１表実験No.３に示した方法におい
て、アクリロニトリル系繊維の窒素中での加熱延
伸を行うかわりに120℃の飽和水蒸気中で同様に
30％延伸し、以後の操作は全く同様にして得た炭
素繊維の引張強度は306Kg／mm2，弾性率は
23.8ton／mm2であつた。 比較例 ４ 比較例３においてアクリロニトリル系繊維の延
伸を120℃の飽和水蒸気中で100％延伸し、空気中
での加熱において18％収縮させた以外は比較例３
と同様にして得た炭素繊維の引張強度は298Kg／
mm2，弾性率は24.2ton／mm2であつた。 これらの比較例からもわかる通り本発明におけ
る方法によればきわめて強度の高い炭素繊維が得
られることがわかる。 実施例 ２ 実施例１，第１表中の実験No.２に示した方法に
おいてアクリロニトリル系繊維の延伸を窒素雰囲
気中650℃，６％の延伸とする以外は全く同様に
して得た炭素繊維の引張強度は363Kg／mm2，弾性
率は24.4ton／mm2であつた。このように第３工程
での適度な延伸は炭素繊維の強度をさらに向上さ
せる。 実施例 ３ 実施例１，第１表中の実験No.５に示した方法に
おいて耐炎化繊維の炭素化工程中空気中での延伸
を行うかわりに５％の収縮を行うように操作した
以外は全く同様にして得た炭素繊維の引張強度は
341Kg／mm2，弾性率は24.0ton／mm2であつた。この
場合は実施例５の場合に比し炭素繊維のケバがか
なり少なかつた。 実施例 ４ 実施例１で使用したアクリロニトリル系繊維を
窒素雰囲気中250℃で連続的に20％延伸した繊維
を引続いて連続的に空気中250℃で１時間加熱し
て耐炎化繊維とした。なお、空気中での繊維の伸
縮率は第２表に示した通りになるように張力を適
当に変えて操作した。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で６分加熱して６％の延伸を行なわせし
め、ついで1200℃で２分加熱して炭素繊維とし
た。なお1200℃での繊維の伸縮率は０％とした。 得られた炭素繊維の性能を第２表に示した。
雰囲気中240℃での加熱延伸操作を行わず以下の
工程は実施例１と同様に耐炎化処理及び炭素化処
理を行つたところ、得られた炭素繊維の引張強度
は275Kg／mm2，弾性率は20.8ton／mm2であつた。 比較例 ２ 実施例１においてアクリロニトリル系繊維を窒
素雰囲気下で加熱延伸を行わず、そのかわり第２
工程の空気中での加熱において、20％の延伸を行
つた以外は実施例１と同様にして得た炭素繊維の
引張強度は317Kg／mm2，弾性率24.8ton／mm2であつ
た。なお、得られた炭素繊維にはケバがやや多か
つた。 比較例 ３ 実施例１の第１表実験No.３に示した方法におい
て、アクリロニトリル系繊維の窒素中での加熱延
伸を行うかわりに120℃の飽和水蒸気中で同様に
30％延伸し、以後の操作は全く同様にして得た炭
素繊維の引張強度は306Kg／mm2，弾性率は
23.8ton／mm2であつた。 比較例 ４ 比較例３においてアクリロニトリル系繊維の延
伸を120℃の飽和水蒸気中で100％延伸し、空気中
での加熱において18％収縮させた以外は比較例３
と同様にして得た炭素繊維の引張強度は298Kg／
mm2，弾性率は24.2ton／mm2であつた。 これらの比較例からもわかる通り本発明におけ
る方法によればきわめて強度の高い炭素繊維が得
られることがわかる。 実施例 ２ 実施例１，第１表中の実験No.２に示した方法に
おいてアクリロニトリル系繊維の延伸を窒素雰囲
気中650℃，６％の延伸とする以外は全く同様に
して得た炭素繊維の引張強度は363Kg／mm2，弾性
率は24.4ton／mm2であつた。このように第３工程
での適度な延伸は炭素繊維の強度をさらに向上さ
せる。 実施例 ３ 実施例１，第１表中の実験No.５に示した方法に
おいて耐炎化繊維の炭素化工程中空気中での延伸
を行うかわりに５％の収縮を行うように操作した
以外は全く同様にして得た炭素繊維の引張強度は
341Kg／mm2，弾性率は24.0ton／mm2であつた。この
場合は実施例５の場合に比し炭素繊維のケバがか
なり少なかつた。 実施例 ４ 実施例１で使用したアクリロニトリル系繊維を
窒素雰囲気中250℃で連続的に20％延伸した繊維
を引続いて連続的に空気中250℃で１時間加熱し
て耐炎化繊維とした。なお、空気中での繊維の伸
縮率は第２表に示した通りになるように張力を適
当に変えて操作した。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で６分加熱して６％の延伸を行なわせし
め、ついで1200℃で２分加熱して炭素繊維とし
た。なお1200℃での繊維の伸縮率は０％とした。 得られた炭素繊維の性能を第２表に示した。
【表】
以上の実施例から明らかなように、炭素繊維の
強度発現には第１工程及び第２工程での適度な延
伸が重要なこと、さらには第３工程の低温度領域
における延伸も重要な役割を果すことがわかる。
強度発現には第１工程及び第２工程での適度な延
伸が重要なこと、さらには第３工程の低温度領域
における延伸も重要な役割を果すことがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アクリロニトリル系繊維を不活性雰囲気下
180〜300℃にて５〜50％なる割合の延伸を施し、
ついで酸化性雰囲気中、10％以上の収縮が起らな
いように張力をかけた状態で200〜300℃にて処理
し、さらに非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめる
ことを特徴とする炭素繊維の製造方法。 ２ 不活性雰囲気として、窒素又はアルゴンを使
用する特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10420578A JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10420578A JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5530472A JPS5530472A (en) | 1980-03-04 |
| JPS6127487B2 true JPS6127487B2 (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=14374462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10420578A Granted JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5530472A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022088487A (ja) * | 2017-10-10 | 2022-06-14 | ディーキン ユニバーシティ | 炭素繊維の製造に使用されるポリアクリロニトリル（ｐａｎ）前駆体を事前安定化するための反応器、装置及びシステム |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5711216A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-20 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Production of carbon fiber |
| JPS5716911A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Heat treatment of acrylic fiber |
| JPS63159526A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-02 | Toray Ind Inc | 高強度炭素繊維用前駆体およびその製造法 |
| CN106012110B (zh) * | 2016-06-30 | 2018-08-21 | 东华大学 | 一种柔性碳纤维及其制备方法 |
| CN111344445B (zh) * | 2017-10-10 | 2023-05-23 | 迪肯大学 | 前体稳定化工艺 |
-
1978
- 1978-08-25 JP JP10420578A patent/JPS5530472A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022088487A (ja) * | 2017-10-10 | 2022-06-14 | ディーキン ユニバーシティ | 炭素繊維の製造に使用されるポリアクリロニトリル（ｐａｎ）前駆体を事前安定化するための反応器、装置及びシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5530472A (en) | 1980-03-04 |
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